CC BY
12КАЧЕСТВО И НАДЁЖНОСТЬ ДОРОГ
В Г. ЯКУТСКЕ
В. А. Прохоров DOI: 10.24412/1728-516Х-2023-1-17-20
Валерий Афанасьевич Прохоров,
доктор технических наук, профессор кафедры
прикладной механики Инженерно-технического
института СевероВосточного федерального университета (СВФУ) им. М. К. Аммосова, г. Якутск
Состояние дорог в г. Якутске во все времена было и является весьма проблемным. В строительство и ремонт дорожных покрытий вкладываются значительные средства, но всего через два-три года после окончания работ качество их резко ухудшается. Возникает вопрос, почему в г. Якутске так недолговечны дороги? Попытаемся в научно-популярной форме разобраться в причинах этого неблагоприятного явления.
Разрушение северных дорог связано с тем, что при возведении земляного полотна нарушаются геокриологические условия и активизируются криогенные процессы, которые происходят в слое сезонного протаивания грунтов. В целом, состояние дорог, в первую очередь, определяется мерзлотно-гидрогео-логическими условиями их основания. Поэтому существующими строительными нормами на изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах криолитозоны предписывается учитывать снегозаносимость дорог, а проектирование вести, предусматривая конструктивные мероприятия по предупреждению таких негативных криогенных процессов, как термоэрозия, термокарст и солифлюкция. Также рекомендуется учитывать про-садочность льдистых грунтов, мо-розобойное растрескивание, жильные и пластовые льды, криопэги и наледи. Рассмотрим некоторые определения, принятые в строительстве автодорог.
Дорожная конструкция - это часть автомобильной дороги как транспортного сооружения, включающая дорожное полотно и дорожную одежду. Дорожное полотно - это сооружение, выступающее в роли фундамента для автомобильного пути и состоящее из грунтового основания, дорожной одежды и других элементов дороги. Дорожная одеж-
да - это многослойная конструкция в пределах проезжей части, предназначенная для перераспределения и снижения нагрузки на грунт от действия транспортных средств. Она состоит из следующих конструктивных слоев: покрытие, основание, дополнительные слои основания. Покрытие - верхняя часть одежды, которая воспринимает вертикальные и горизонтальные нагрузки от движения автомобилей. Слои покрытия распределяют и передают нагрузку на нижележащее основание. Обычно дорожная одежда состоит из асфальтобетонного покрытия и основания.
Качество автомобильной дороги определяется следующими потребительскими свойствами: обеспеченная скорость, непрерывность, удобство и безопасность движения, пропускная способность и ровность покрытия. Однако качество дорог, в первую очередь, определяется их надёжностью [1]. Согласно ГОСТ 27751-2014, надёжность включает свойства безотказности, долговечности и ремонтопригодности. Надёжность конструкций определяется свойствами прочности, жёсткости и устойчивости их элементов. Основным понятием технического состояния дорог является отказ, под которым понимают событие, характеризующее потерю или снижение работоспособности. К отказам относятся дефекты дорог, поэтому выполняется расчёт их на прочность с некоторым уровнем надёжности. Прочность дорог оценивается отсутствием трещин, проломов, просадок, приводящих к их разрушению, а также отсутствием деформаций, снижающих скорость и безопасность движения [2]. Уровень надёжности определяется как вероятность отказа конструкций дорожной одежды по критериям прочности.
Основными проблемами надёжности автомобильных дорог при
Разрушения асфальтобетонного полотна на дорогах г. Якутска (ул. Автодорожная, май 2023 г.)
низких температурах следует считать образование и развитие трещин в дорожных покрытиях. Характерными отказами асфальтобетонного покрытия с образованием трещин в условиях г. Якутска являются температурные и морозобойные трещины [3, 4].
Рассмотрим механизм образования температурных трещин, возникающих при низких температурах. Они начинаются сверху, от поверхности дорожной одежды вниз, к основанию, и отличаются от силовых и технологических трещин тем, что возникают только поперёк дорог. Предполагаем, что выравнивание температурного поля по толщине дорожной одежды происходит за короткое время. Дорожные одежды с точки зрения механики представляют собой многослойные системы, состоящие из слоев разной жёсткости, лежащих на упругоизотропном полупространстве - грунтовом массиве. Нежёсткая дорожная одежда работает как слоистая система бесконечных в длину размеров на упру-
Температурные поперечные трещины дорог
в г. Якутске (май 2023 г., ул. Н. Антонова, асфальт 2022 г., частота трещин примерно через каждые 20 м)
гом основании [5]. Главным и определяющим фактором образования поперечных трещин при температурных деформациях асфальтобетона является фактор внешней стеснённости деформаций дорожной одежды на контакте «асфальтобетон - верхний слой основания». Если верхние слои асфальтобетона более свободны при температурных деформациях, то нижние имеют стеснённость деформаций за счёт сил сцепления с материалом верхнего слоя основания.
Главный вывод заключается в том, что стеснённость деформаций дорожной одежды при низких температурах вызывает напряжённо-деформированное состояние, характерное для центрально-растянутых элементов. При низких температурах асфальтобетонное покрытие становится хрупким. Это является определяющей причиной интенсивного трещинообразования асфальтобетонного покрытия дороги в зимнее время. Асфальтобетон, как хрупкий материал, при низких температурах лучше работает на сжатие и хуже - на растяжение. Например, для бетона предел прочности на сжатие примерно в 20 раз больше, чем на растяжение. Предел прочности асфальтобетона на растяжение имеет очень низкое значение, а при низких температурах значительно уменьшается. Таким образом, при понижении температуры асфальтобетона происходит образование трещин, поскольку возникающее растягивающее напряжение превышает предел прочности этого покрытия.
Качество северных дорог в большей степени зависит от образования морозобойных трещин. В весеннее время поверхностные воды проникают в толщу конструктивных слоёв дорожной одежды, происходит их водонасыщение, и, как следствие, - разрушение. Появляются всевозможные дефекты на дорогах по нарастающей: одиночные трещины, сетка трещин, выкрашивание асфальтобетона, вплоть до появления ямочных дефектов - выбоин. Одиночные трещины в асфальтобетонных покрытиях способствуют разрушению дорожной одежды, так как через них поступает вода, изменяя характеристики грунта. При низких температурах влага внутри асфальтобетона замерзает и расширяется, в результате чего нарушается целостность структуры
Ямы на асфальтобетоне (г. Якутск, ул. Автодорожная, май 2023 г.)
покрытия (объём образуемого льда больше объёма воды примерно на 8-10 %). В большей степени разрушение северных дорог отмечается при попеременном оттаивании и замерзании грунтового основания в весеннее время. При движении транспортных средств на таких участках происходит обламывание дорожной одежды, вплоть до появления ям.
Характерным разрушением дорог является сплошное раздробление асфальтобетона в весеннее время при положительных температурах, по мере оттаивания грунтов основания. Причиной этого распространённого явления служит продавливание тяжёлым транспортом дорожной одежды в условиях сильного водонасыщения верхнего слоя основания.
Основные транспортно-эксплуатационные и деформационно-прочностные свойства дорожной одежды закладываются в период проектирования. Обеспечиваются они качеством применяемых материалов, технологиями устройства земляного полотна и конст-
руктивных слоёв, а изменяются в период эксплуатации под воздействием транспортных нагрузок и климатических факторов. Деформации основания дорожной одежды (жёсткость) связаны с грунтово-гидрогеологи-ческими условиями [6], воздействием климатических факторов, водно-тепловым режимом земляного полотна и дорожной конструкции в целом, условиями эксплуатации дороги, а в ряде случаев - с технологией строительства и своевременностью проведения мероприятий по её качественному содержанию. Срок службы дорожной конструкции зависит от состояния грунтового основания, его состава, строения и влажности. Качество и надёжность дорожного полотна в большей степени зависят от температурно-влажностного режима грунтов основания. Возможность формирования трещин и их геометрические характеристики зависят от физико-механических свойств асфальтобетонного покрытия, в котором они образуются. Основным фактором, влияющим на разрушение дорог, является попадание влаги в грунтовое основание через трещины с последующим образованием ям. При устранении этой причины долговечность асфальтобетонных покрытий значительно повышается. Последовательность причин разрушения дорог - наличие воды на поверхности дорожного полотна, низкие температуры, нарушение температурно-влажностного режима грунтового основания.
Таким образом, надёжность и качество автомобильных дорог в г. Якутске зависят от многих природных факторов и определяются уровнем финансовых вложений в их проектирование, строительство и эксплуатацию. Очень важно при этом вести мониторинг на действующих автодорогах, который позволяет отслеживать геокриологические процессы и своевременно принимать меры по предотвращению их негативного воздействия на дорожную конструкцию.
В целом, стратегия обеспечения качества дорог в районах Севера является социально-экономической задачей, основой повышения качества жизни населения и обеспечения дорожной безопасности.
Список литературы
1. Немчинов, М. В. К вопросу обеспечения прочности дорожных одежд автомобильных дорог / М. В. Немчинов // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2016. -Т. 78, № 4. - С. 30-35.
2. Бажанов, А. П. Теоретические положения обеспечения надёжности автомобильных дорог / А. П. Бажанов, Е. С. Саксонова // Вестник ПГУАС: строительство, наука и образование. - 2018. - № 2. - С. 26-31.
3. Сергеев, А. И. Анализ доминирующих дефектов дорожного полотна улично-дорожной сети г. Якутска / А. И. Сергеев, В. Ю. Панков // Автомобильные дороги дорожно-климатической зоны : сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции; редколлегия : Д. В. Филиппов, С. В. Копылов, О. С. Еди-сеев. - Якутск, 2023. - С. 59-69.
4. Балабанов, В. Б. Анализ причин и последствий возникновения трещин на асфальтобетонном покрытии / В. Б. Балабанов, П. А. Бурлаков, Д. А. Угрю-мова // Молодёжный вестник ИрГТУ. - 2017. - № 3. -С. 7-12.
5. Иванов, Г. П. О проблеме дорожного строительства - наличии трещин в асфальтобетонных покрытиях автомобильных дорог и мостов и пути их решения / Г. П. Иванов, И. В. Гоишин // Техника и технология транспорта. - 2019. - № 11. - С. 6-14.
6. Сериков, С. И. Морозобойное растрескивание грунтов и его роль в состоянии поверхности и инфраструктуры г. Якутска / С. И. Сериков, М. М. Шац // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. - 2018. - № 1. - С. 56-69.
ъти^отс
ЖЕНСКОЕ ДВИЖЕНИЕ ЯКУТИИ: ОТ ИСТОКОВ В БУДУЩЕЕ
К XV съезду женщин Якутии
лртгегю!
Черепанова, А. П. Женское движение Якутии : от истоков в будущее (к XV съезду женщин Якутии) / А. П. Черепанова, В. И. Кириллина, А. Е. Андреева; редакционный совет : С. А. Саргыдаев [и др.] ; научный редактор М. М. Прокопьева; Министерство по делам молодёжи и социальным коммуникациям Республики Саха (Якутия), Союз женских организаций Республики Саха (Якутия). - Якутск : ООО «Типография СМИК», 2021. - 276 с.
В книге представлены архивные материалы и исторические данные о становлении женского движения в Якутии, сохранившиеся фотоматериалы о первых и современных руководителях женсоветов, информация о составе Пленума и Президиума Союза женских организаций Республики Саха (Якутия), избранных на XIV съезде женщин Якутии в 2016 г., о вкладе женских общественных организаций в становление гражданского общества и реализацию национальных проектов.
Книга будет интересна для магистрантов, аспирантов, историков, занимающихся научными исследованиями в области тендерной проблематики, истории женского движения, рассчитана на широкий круг читателей.
Выражаем благодарность учреждениям, организациям, предприятиям, гражданам, поддержавшим данное издание.
Женщины Якутии
Том II
втирая МОЛвнипи ЧX г.
Женщины Якутии / [авторы и составители: И. И. Антипина и др.; ответственный редактор Л. И. Винокурова]. - Якутск : Сахаполиграфиздат, 2005. -Т. 2 : Вторая половина XX в. / Л. И. Винокурова, В. И. Кириллина, А. В. Маркова ; редакционный совет : Л. И. Винокурова (отв. ред.) [и др.] ; Министерство по делам молодежи и социальным коммуникациям Республики Саха (Якутия), Союз женских организаций Республики Саха (Якутия). - ООО «Типография СМИК», 2021. - 160 с.
Данное издание является продолжением книги «Женщины Якутии», первый том которой вышел в 2005 г. Во второй том вошли очерки, биографические статьи и воспоминания о женщинах, чья трудовая и общественная жизнь охватывает исторический период 1950-1990-х гг. Биографии якутянок разной национальности и разных профессий - яркое, правдивое отражение десятилетий XX века, наполненных созидательным ежедневным трудом во имя семьи и общества.
Книга адресована широкой читающей аудитории, всем современникам, интересующимся историей родного края, проблемами женского движения и тендера.
